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分布式存储系统中故障节点修复及数据更新方法研究

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分布式存储系统中故障节点修复及数据更新方法研究

作者：魏若愚桂林电子科技大学

学位级别：硕士

大数据时代分布式存储系统凭借优良的存储性能及低廉的构建成本逐渐代替传统存储系统。分布式存储系统一般将存储数据分别储存于不同节点中,同时使用冗余策略保证数据的安全性,当数据出错时采用容错机制恢复失效的数据;当数据更新时通... 详细信息

大数据时代分布式存储系统凭借优良的存储性能及低廉的构建成本逐渐代替传统存储系统。分布式存储系统一般将存储数据分别储存于不同节点中,同时使用冗余策略保证数据的安全性,当数据出错时采用容错机制恢复失效的数据;当数据更新时通过冗余策略将数据转发至不同的存储节点。目前主流的冗余策略有多副本和纠删码。与多副本冗余相比,纠删码冗余以其更高的空间利用率而受到关注。但纠删码冗余存储复杂度较高,所以在遇到节点修复或者数据更新时也有着庞大的计算开销和传输开销,虽然其计算开销随着计算机技术的发展在飞速降低,但网络传输所带来的传输开销依然十分庞大。面对纠删码冗余传输开销大的问题,目前主流的研究方向为针对修复过程和更新过程分别构建更优秀的传输拓扑,但研究仍然存在一些缺陷:首先,大多数研究忽略了节点性能对传输效率的影响,没有针对分布式存储的异构网络选择更加优秀的节点参与传输及计算;其次,大多数研究针对传输时延及传输流量的研究为相互独立的,并未考虑两者的trade-off;最后,现有文献及工作大多针对该问题设计局部最优传输拓扑的方式进行解决,其性能并未达到全局最优。针对以上问题,本文针对应用纠删码冗余的故障修复过程及数据更新过程展开研究,主要工作及创新如下:（1）针对应用纠删码冗余的单节点故障修复场景,设计了一种新的单节点失效数据重构方法。该方法通过软件定义网络（SDN,Software Defined Networking）采集网络链路状态,将单故障节点数据恢复问题建模为以修复流量和修复时延为优化目标的最优修复树的优化问题,并设计了一种具有k最优路径预处理的混合遗传算法寻找该问题的近似全局最优解并实现两个优化目标的trade-off。实验结果表明,相较于传统树型修复拓扑和星型拓扑,设计的单节点修复方法的修复效率得到显著提高。（2）针对应用纠删码冗余中采用delta-based更新方式的多节点数据更新场景,设计了一种新的多节点数据更新方法,该方法通过SDN采集网络状态及节点性能信息,对数据更新节点集构建多属性决策模型并通过理想点法求解确定中继节点,之后以中继节点为中心将多节点更新问题构建为以更新流量和更新时延为优化目标最优更新拓扑图模型,并对（1）中设计的基于k-shortest-path预处理的遗传算法进行扩展来求解该问题得到近似全局最优解。实验结果表明,本文所设计更新方法相较于经典更新方案有效降低了更新开销。

关键词：分布式存储系统纠删码软件定义网络多属性决策遗传算法

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星座分布式自主定轨中信息融合方法比较研究

北京航空航天大学学报 2020年第7期46卷 1345-1353页

作者：杨静魏若愚北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083

为了保证大型导航星座在有限的星载运算能力和通信能力下,具备自主运行能力并提供精准位置参考信息,对基于分层结构的星座分布式自主定轨的信息融合方法展开了研究。以地月卫星联合星座作为研究对象,将简单凸组合法、协方差交叉融合法... 详细信息

为了保证大型导航星座在有限的星载运算能力和通信能力下,具备自主运行能力并提供精准位置参考信息,对基于分层结构的星座分布式自主定轨的信息融合方法展开了研究。以地月卫星联合星座作为研究对象,将简单凸组合法、协方差交叉融合法以及在线性最小方差意义下的矩阵加权法和标量加权法等方法应用于子滤波器估计的融合中,对各种融合方法的性能进行了对比分析。仿真结果显示,在采用方差放大技术去相关设计星座分布式自主定轨算法基础上,采用简单凸组合法、矩阵加权法和标量加权法3种融合方法的定轨精度较高,与集中式滤波精度相当,其中标量加权法的计算代价最低;而协方差交叉融合法由于难以准确确定最优系数,其精度低于其他3种方法。

关键词：多源信息融合协方差交叉融合线性最优加权融合准则卫星自主定轨半分布式滤波

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核心力量训练在武术训练中的应用

拳击与格斗 2022年第8期 4-6页

作者：魏愚聊城职业技术学院

核心力量训练是武术训练中非常重要且关键的部分。在武术训练过程中，核心力量的训练不仅能让武术运动员有一个健康的体魄，还能让武术运动员具备更强的力量，从而实现更好的武术训练效果。在武术训练中怎样进行核心力量训练是很多教练...

核心力量训练是武术训练中非常重要且关键的部分。在武术训练过程中，核心力量的训练不仅能让武术运动员有一个健康的体魄，还能让武术运动员具备更强的力量，从而实现更好的武术训练效果。在武术训练中怎样进行核心力量训练是很多教练员需要重点思考的问题。基于此，本文以核心力量训练在武术训练中的应用为主题，在探讨了核心力量训练在武术训练中应用的重要作用的基础上，重点对武术训练中核心力量的训练方法进行了详细分析，以此来找出提升武术运动员核心力量的方法，也可以帮助武术教练员更好地针对武术运动员的核心力量开展训练。

关键词：

基于动态多混沌与小波变换的图像加密隐藏方案研究

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基于动态多混沌与小波变换的图像加密隐藏方案研究

作者：魏积愚新疆财经大学

学位级别：硕士

随着人类文明突飞猛进,计算机技术与网络技术成为推动世界前行的重要科技。网络战,信息战掀起新的革命,信息安全遭受侵害愈发普遍。为保护国家安全与社会经济发展,对于开放网络环境中的信息传输,必须进行有效管理与保护。最初人们通常... 详细信息

随着人类文明突飞猛进,计算机技术与网络技术成为推动世界前行的重要科技。网络战,信息战掀起新的革命,信息安全遭受侵害愈发普遍。为保护国家安全与社会经济发展,对于开放网络环境中的信息传输,必须进行有效管理与保护。最初人们通常选择传统的密码学实现保密通信,但传统加密技术存在一定缺陷,在考虑更高安全性情况下,基于信息加密与隐藏相结合的通信技术相比具有明显优势,更加可靠安全,达到秘密通信双保险。本文主要围绕图像信息安全技术中的图像加密技术方案设计与图像隐藏技术方案设计进行研究,介绍了如何基于三维色彩空间,在变换域处理的基础上将混沌系统有效应用于图像处理方案设计中,研究的重点将主要在于深入完成如下两部分内容:1、针对部分图像加密算法中的混沌系统简单唯一,随机序列复杂度不足,密钥与明文图像关联性差,图像传输安全性低,抗攻击性差等问题。提出一种新的基于FWHT变换的动态多混沌彩色图像加密方案。该算法中包含三维广义Lorenz混沌,吕混沌和广义Chen混沌,及四维Rabinovich混沌联合PWLCM构建的高维级联R-P混沌,通过混沌系统迭代可产生具有更高遍历性和复杂度,更加难预测的序列。首先将彩色图像分解成为R、G和B的单色图像,图像预处理各通道分别进行FWHT变换,其次通过R、G、B每个通道的总像素灰度值控制动态统一混沌系统的参数随机产生不同混沌进行块间置乱、块内置乱以及合并后的全局置乱;最后Rabinovich超混沌系统产生序列控制PWLCM生成R-P序列对置乱后图像进行双向循环扩散及位间移位扩散,R、G、B密文图像叠加得到彩色密文图像。结果显示,密文图像直方图分布均匀,相关性几乎为0,信息熵大于7.9993,NPCR值和UACI值也近似于理论值,可有效抵抗各类攻击,具有较强加密性能。2、针对图像隐藏算法中部分不可见性低,鲁棒性弱,隐藏容量小的问题,基于彩色图像空间大,小波变换隐藏算法的鲁棒性强的特点提出一种基于多涡卷混沌加密预处理的小波域变换彩色图像加密隐藏方案。首先应用6涡卷混沌对隐藏图像进行严格加密,实现图像信息的首次加密隐藏;其次因lab空间为图像信息隐藏提供了更大的操作空间,有利于信息隐藏设计和预期性能的实现,对载体图像进行lab分层处理,并分别对颜色迁移后的l层,a层和b层空间进行GHM多小波变换;最后设定系数矩阵的嵌入顺序,将加密后的隐藏图像中间能量区域选择性嵌入,得到具有强鲁棒性,大容量的载密图像,仿真分析显示,原始图直方图与含密图直方图相似度极高,PSNR值为77.08,各项数据接近理想值,具有实际应用意义。

关键词：混沌理论图像加密动态控制明文关联

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文化生态视域下查拳在民间的保护与传承

文化生态视域下查拳在民间的保护与传承

作者：魏愚山东体育学院

学位级别：硕士

中华民族历史悠久,中国文化源远流长。查拳作为中华民族传统文化的重要载体,已被列为国家级非物质文化遗产,具有鲜明的历史特征。本文对影响其产生,发展,变化的外部复合生态环境进行研究,从环境与文化的双向互动中研究文化,为查拳在民... 详细信息

中华民族历史悠久,中国文化源远流长。查拳作为中华民族传统文化的重要载体,已被列为国家级非物质文化遗产,具有鲜明的历史特征。本文对影响其产生,发展,变化的外部复合生态环境进行研究,从环境与文化的双向互动中研究文化,为查拳在民间的保护与传承提出建议和理论依据,以使对活态的文化遗产进行生态性保护。本文以文化生态为视角,以部分查拳传承人或教练,习练者,查拳的研究者,查拳协会会员为研究对象,了解查拳的传承现状,对收集的资料进行归纳分类,为论文的研究提供理论依据。运用文献资料法、实地调查法、专家访谈法、逻辑分析法等方法,着重对查拳的发源地山东省聊城市冠县进行实地调查,并对查拳的传承人进行访谈。论述了查拳当下的文化环境,总结了查拳在民间保护与传承的方法和途径。研究结果表明:当下的文化环境和使用舞台的缺失限制了查拳的发展;文化继承方面,民间的习练者缺失,而精通者却逐渐老去;对文化的保护落实不到位,国家保护和传承人的责任没有互动,基础性设施和针对性的活动较少;教育的文化资源不足;竞技体育,休闲体育等外来文化冲击了查拳文化。针对以上问题提出了以下对策:1、扩大武术文化空间,不局限于发源地,利用媒体宣传等,使保护和利用并举。2、加强对老拳师的保护,进一步培养年轻的下一代传承人,使文化得以继承。3、国家和传承人责任互动,注重基础设施建设,建立现代化拳社,训练基地等。民间举办比赛、表演、交流会等,使政府和民众相结合,对文化进行全面保护。4、营造文化生态,加强培养对传统体育的兴趣,重视民族文化。

关键词：文化生态查拳民间保护与传承

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基于双模态梯度特征提取的三维人脸识别

基于双模态梯度特征提取的三维人脸识别

作者：魏若愚河北工业大学

学位级别：硕士

随着科技的飞速发展,社会的不断进步,众多领域都迫切需要高效的身份验证方式。人脸作为个人独有的身份标识,具有交互性好、难以伪造等优点,因此可以利用人脸进行个人身份的验证与识别。随着计算机处理性能的提高以及三维数据采集设备的... 详细信息

随着科技的飞速发展,社会的不断进步,众多领域都迫切需要高效的身份验证方式。人脸作为个人独有的身份标识,具有交互性好、难以伪造等优点,因此可以利用人脸进行个人身份的验证与识别。随着计算机处理性能的提高以及三维数据采集设备的升级,三维人脸识别技术迅速发展。相比于二维人脸识别技术易受表情、姿态、光照、遮挡等外界影响,三维数据能更丰富地表达面部信息,更全面地反映人脸的几何构造,即使是外界条件发生变化,三维信息的丢失量也远远小于二维数据的,因而越来越多研究者关注三维人脸识别。针对三维人脸识别算法计算复杂度高以及遮挡情况下识别率低的问题,本文提出了基于双模态多尺度多分块梯度特征提取的三维人脸识别方法。具体的研究内容及成果如下:对三维点云数据进行预处理操作,提取深度图和灰度图,深度图是三维模态,包含了人脸图像的空间结构特征,灰度图是二维模态,包含了人脸图像的纹理细节特征,将两种模态下的特征级联融合,可以做到优势互补,有助于提高分类识别效果。对双模态图像进行加权多尺度多分块处理。通过多尺度操作可以提取三种尺度、三种尺寸下的人脸图像特征,以便充分体现人脸图像的本质信息。在多尺度操作的基础上进行多分块操作能保留原始图像的信息,同时增加了更多的细节特征。在两种操作中都分配了适当的权重来凸显重要的尺度和分块,以此提升特征的独特性。在人脸特征的提取过程中,本文提出了局部梯度模式（Local Gradient Pattern,LGP）,利用不同方向的梯度来表示每一个像素点的特性。对深度图和灰度图提取LGP特征和梯度方向加权直方图（Weighted Histogram of Gradient Orientation,WHGO）特征,利用本文提出的相似度阈值降维法对级联的LGP和WHGO特征进行处理,剔除冗余信息,得到双模态人脸识别的LGP-WHGO特征并利用支持向量机（Support Vector Machine,SVM）进行人脸分类识别。本文在CASIA、FRGC v2.0和Bosphorus三维人脸数据库上进行了实验,并和目前流行的七种三维人脸识别算法进行对比,本文方法的识别率整体上高于其他方法,LGP-WHGO特征在光照,姿态偏转,遮挡,表情变化等方面具有良好的鲁棒性。

关键词：三维人脸识别深度图加权多尺度多分块 LGP-WHGO 双模态

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蜂王浆自动取浆系统研究

蜂王浆自动取浆系统研究

作者：周桂獒中国计量大学

学位级别：硕士

蜂王浆是兼备营养功能和药理作用的天然保健品。我国是蜂王浆生产和销售大国,年产量占世界总产量的90%以上。长期以来,蜂王浆的生产都是依靠人工移虫取浆获得,劳动强度大,生产效率低下。本文针对上述问题,对蜂王浆机械化生产方法及相关... 详细信息

蜂王浆是兼备营养功能和药理作用的天然保健品。我国是蜂王浆生产和销售大国,年产量占世界总产量的90%以上。长期以来,蜂王浆的生产都是依靠人工移虫取浆获得,劳动强度大,生产效率低下。本文针对上述问题,对蜂王浆机械化生产方法及相关内容进行研究,设计蜂王浆自动取浆系统,对关键性刮浆机构进行几何建模仿真与杆长轨迹参数优化,研究了基于机器视觉图像处理的最佳取浆时间确定方法。具体研究内容包括:1、完成了蜂王浆自动取浆系统的整体设计。针对蜂王浆生产的四个工序,对系统台基条割蜡机构、捡虫机构、蜂王浆刮浆机构、移虫机构及滚筒分别进行设计。对系统控制器、气缸、传感器进行选型。完成系统控制流程与程序设计,通过对系统装置与控制系统搭建后的调试实验,系统连续运行情况下完成单条台基条取浆时间为35s左右,相对于人工取浆效率提高了约8.5倍。2、对刮浆轨迹与连杆式刮浆机构杆长参数优化方法进行研究。分析了手工刮浆的理想轨迹,对异型铰链四连杆刮浆机构进行几何建模。对机构进行运动仿真,根据刮浆周期内期望轨迹点于实际轨迹点坐标均方差最小建立优化目标函数,实现给定刮浆轨迹,求取连杆式刮浆机构的杆长设计参数。相关参数优化实验验证了优化方法的合理性。3、完成了蜂王幼虫图像处理及最佳取浆时间确定研究。对幼虫图像采集的相机、镜头及光源进行选型,对采集的图像进行预处理后,基于连通域方法对图像中目标幼虫进行信息标记与统计。针对有干扰情况下的幼虫误识别问题,对基于多边形近似的傅里叶描述子法的幼虫形状描述进行研究,采用欧式距离表示图像形状差异。基于幼虫图像处理进行了幼虫大小与王浆产量关系实验,确定了实验蜂王浆取浆周期内最佳取浆时间为移虫后69 70小时。

关键词：蜂王浆取浆铰链四连杆机器视觉傅里叶描述子法

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串联蓄电池组建模与管理系统研究

串联蓄电池组建模与管理系统研究

作者：唐达獒江苏大学

学位级别：硕士

随着国家大力推进新能源发展战略,新能源发电技术已成为电力领域中研究的又一焦点。新能源发电一般经电力电子变换器控制变换后通过储能装置存储,再供给负载或并入电网。目前大规模储能系统仍多采用串并联蓄电池组作为储能介质,因此,对... 详细信息

随着国家大力推进新能源发展战略,新能源发电技术已成为电力领域中研究的又一焦点。新能源发电一般经电力电子变换器控制变换后通过储能装置存储,再供给负载或并入电网。目前大规模储能系统仍多采用串并联蓄电池组作为储能介质,因此,对储能电池组的建模与高效管理已成为一个重要的研究方向。在此背景下,本文对构建准确可靠的电池管理系统(Battery Management System,BMS)开展研究。主要从BMS电池建模与仿真、电池荷电状态(State of Charge,SOC)估计算法、硬件架构设计三个方面开展了研究和探讨。首先在综述BMS的基础上,阐述了了铅酸电池工作原理,利用改进PNGV模型,对电池进行建模,通过分析得出模型中各个参数辨识方法,结合试验数据,建立了参数可变的电池模型,最后代入各可变参数进行模拟仿真,证明了该模型的可靠性。其次,在可变参数改进PNGV模型的基础上,基于扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman Filtering,EKF),提取了电池模型中不同变量分别作为EKF的状态量与输出量,进行程序设计,并利用实际实验数据中的电流量作为输入进行SOC估计仿真,得出的SOC估计结果与实际结果误差较小,证明了本SOC估计算法的可行性。最后,针对本电池管理系统所面向电网储能系统的需求特点,提出了分布式电池管理系统基本硬件框架,并针对该框架中的采样模块进行了需求分析与电路设计,同时,综合考虑采样模块的设计需求,选取微控制芯片,进行了控制程序设计。

关键词：电池管理系统改进PNGV模型扩展卡尔曼滤波 SOC估计

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风光水联合发电系统多目标优化运行策略研究

电子技术与软件工程 2023年第6期 143-146页

作者：魏若愚张伟董子一中核汇能有限公司浙江省杭州市310016

本文针对风、光发电并网功率波动性较大以及风光资源浪费的问题,基于风光水互补特性,构建了风光水互补发电系统拓扑结构;以并网波动指数最小、风光丢弃率最小以及电站经济收益最大为目标函数,综合考虑风光水电厂机组的各种约束条件,建... 详细信息

本文针对风、光发电并网功率波动性较大以及风光资源浪费的问题,基于风光水互补特性,构建了风光水互补发电系统拓扑结构;以并网波动指数最小、风光丢弃率最小以及电站经济收益最大为目标函数,综合考虑风光水电厂机组的各种约束条件,建立风光水电互补系统的三目标优化运行模型。以湖北省某地区为例,对模型进行了算例仿真。通过案例分析,验证了本文所提出的优化运行策略有效性,为高比例水电电网大规模消纳新能源提供了新思路。

关键词：风光水联合发电系统多能互补多目标优化优化运行策略

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